DE19920209C2 - Verfahren mit Lanze zur Rückführung von bei der Stahlherstellung in einem Konverter, insbesondere einem LD-Konverter, anfallenden Stahlwerksstäuben - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Rückführung von bei der Stahlherstellung in einem Konverter anfallenden Stahlwerksstäuben, insbesondere des anfallenden Grobstaubes. Die kreislaufwirtschaftliche Nutzung des Grobstaubes, aber auch Feinstaub, wird als Sekundärrohstoff mit seinen bis zu 70% Fe-anteilen unmittelbar nach seiner Ablagerung ohne nennenswerten Energieeintrag, möglichst im prozeßheißen Zustand, in den aktiven oder inaktiven Konverter zurückgeführt. Bei Verwendung von sauerstoffreichem Fördergas wird heißer, pyrophorer Staub während der pneumatischen Förderung weiter erwärmt und beeinflußt somit positiv die Wärmebilanz im Konverter. DOLLAR A Ein zum Einschlacken der Konverterausmauerung nutzbarer Nebeneffekt ist das Mischen von pyrophoren Stäuben mit sauerstoffreicher Schlacke und die daraus entstehende turbulente metallurgische Reaktion. DOLLAR A Der Kern dieser Erfindung basiert auf der patentierten Einblasanlage DE 4237177 sowie DE 19538622, die für diesen Heißbetrieb an bestimmten Bauteilen wassergekühlt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit Lanze zur Rückführung von bei der Stahlherstellung in einem Konverter, insbesondere einem LD- Konverter, anfallenden und durch eine Entstaubungsanlage abgesaugten Stahlwerksstäuben.

Zur Rückführung von bei der Stahlherstellung in einem Konverter, insbesondere einem LD-Konverter, anfallenden Stahlwerksstäuben in den Konverter werden eine mit hintereinander liegenden Abscheidern beziehungsweise Filtern für Grob- und Feinstaub, insbesondere heißen Grobstaub, ausgerüstete Absauganlage und eine Beschickungseinrichtung benötigt, mit der die abgeschiedenen/ausgefilterten Stahlwerksstäube in den Konverter durch das bei Senkrechtstellung des Konverters seitlich fast horizontal weit über dem Schmelzbadspiegel liegende Abstichloch zuführbar sind.

Bei der Stahlherstellung in einem Konverter fallen Fe-haltige Grob- und Feinstäube an. Bei einem LD-Konverter fallen besonders große Mengen während des Frischens mit Sauerstoff an. Verfahrensbedingte Abgase, die diese Stäube tragen, werden von einer an der Chargiermündung des Konverters angeschlossenen Absauganlage abgesaugt und einer Entstaubungsanlage zugeführt. Diese Stäube können mehr als 70% Eisenanteil enthalten. Während es vor gut 20 Jahren übliche Praxis war, solche Stäube auf Sonderdeponien abzukippen, gibt es seit etwa 20 Jahren vielfältige Bemühungen, diese Stäube nicht nur aus Umweltschutzgründen und damit in Verbindung stehende immer engeren gesetzlichen Vorgaben zur kreislaufwirtschaftlichen Nutzung industrieller Produktrückstände, sondern auch wegen des hohen Fe-Anteils, zurückgewinnen.

So ist vorgeschlagen worden (DE 37 08 730 A1, US 3,948 644), die abgesaugten und abgeschiedenen beziehungsweise gefilterten Grob- und Feinstäube in den Konverter zurückzuleiten. Bei diesen Vorschlägen wurde es als unbedingt notwendig angesehen, die Stäube unmittelbar in die Schmelze einzuführen, das heißt entweder über den Boden oder über die Seitenwand unterhalb des Schmelzbadspiegels, nicht jedoch in die Schlacke, in den leeren Konverter sowie auf den Schmelzbadspiegel. Ob diese Art der Rückführung überhaupt Eingang in die Praxis gefunden hat, ist nicht bekannt. Es dürfen aber auch erhebliche praktische Schwierigkeiten bei der Durchführung dieser Art der Rückführung von Stahlwerksstäuben bestehen. Da die Einblasöffnungen unter dem Schmelzbadspiegel liegen, muß gegen den ferrostatischen Druck der Schmelze eingeblasen werden. Da nicht kontinuierlich eingeblasen wird, kann die Schmelze in die Einblasöffnung fließen und zu Verstopfungen führen. Um dies sicher zu vermeiden, müssen große Mengen Gas, zum Beispiel das wertvolle Argongas, stetig eingeblasen werden.

Desweiteren gibt es Veröffentlichungen, wo kalter mit Fließverbesserern aufbereiteter Staub mit dem gefährlichen Fördergas Sauerstoff und demzufolge mit einer aufwendigen sicherheitstechnischen Apparatetechnik durch die Mittelachse der LD- Lanze durch einen für diese Zwecke speziell konstruierten Lanzenkopf senkrecht von oben auf die Schmelzbadoberfläche geblasen wird, so daß der mittig senkrechte nach unten auf die Schmelzbadoberfläche gerichtete Staubstrahl von den einzelnen Sauerstoffstrahlen, die bei einer LD-Lanze immer gleichmäßig im Kreis verteilt um die Mittelachse herum im spitzen Winkel nach außen blasen, umhüllt ist und direkt ohne mit der außerhalb der kreisförmig angeordneten Sauerstoffstrahlen befindlichen Schlacke Berührung aufzunehmen, auf die saubere Schmelzbadoberfläche trifft.

Ebenfalls ist aus der Veröffentlichung GB-Z "Steel Times Supplement" von März 1992 Seite 6 und 23 bekannt, daß mit einem speziellen Druckfördergefäß mit Rührwerk bis zu maximal 30 kg/min Staub mit einer Partikelgröße von 0,01 mm durch eine vorhandene Graphitelektrode bei einem Elektroofen und Sauerstofflanze bei einem Konverter geblasen werden kann. Die Graphitelektrode sowie die Sauerstofflanze hat Verwendung grundsätzlich und ursächlich für den Hauptprozeß und wurde zum Staubeinblasen in ihrer Verwendung erweitert. Bei der Sauerstofflanze wird der Staubstrahl innerhalb der gleichmäßig um ihn herum im Kreis verteilten Sauerstoffstrahlen auf die Schmelzbadoberfläche geführt.

Im Gegensatz zu der Veröffentlichung aus Steel Times Supplement soll erfindungsgemäß eine Einblaseinrichtung, wie sie aus der DE 42 37 177 A1 bzw. der DE 195 38 622 C1 an sich bekannt ist, zum Einblasen von prozeßheißen Stäuben mit einer bedeutend höheren Einblasleistung von bis zu 800 kg/min und bedeutend größeren Partikelgröße bis zu 1 mm Anwendung finden. Der Staub wird durch eine spezielle, ursächlich nur für diesen Zweck erfundene Staubeinblaslanze durch das bis heute nur zum Zwecke des Schmelzenabstiches benutzte Abstichloch in den inaktiven sowie aktiven Konverter geblasen. Es ist hierbei wichtig, daß so schnell wie möglich große Mengen Staub in den Konverter gefördert werden. Die große Einblasmenge/Zeit von 800 kg/min ist gleichzusetzten mit der Menge Staubbriketts als Konverterzuschläge über die üblichen Wege (Bandanlagen). Der Staubstrahl liegt nicht wie bei der Veröffentlichung aus Steel Times Supplement innerhalb der gleichmäßig im Kreis verteilten Sauerstoffstrahlen sondern außerhalb.

Weiterhin ist aus der EP 0579591 A1 bekannt, daß 20-200 kg/min Staub mit mindestens 80-prozentigem Erdgas ebenfalls durch die grundsätzlich für den Hauptprozeß benötigte Graphitelektrode von oben in die Schaumschlacke eines Elektroofens oder durch Bodendüsen von unten direkt in die Schmelze eingeblasen werden. In beiden Anwendungsfällen findet das Fördergas Erdgas unmittelbar Anwendung als Reduktionsgas. Im Gegensatz zur EP 0579 591 A1 wird in der hier behandelten Erfindung durch eine nur für diesen Zweck erfundene Staubeinblaslanze von oben in einen LD-Konverter mit einem Inertgas oder mit Druckluft der Staub mit einer Einblasrate von bis zu 800 kg/min transportiert. Der Staub wird nicht direkt nach Eintritt in den Ofenraum reduziert, sondern wie andere Zuschlagstoffe später erschmolzen.

Praktische Bedeutung hat ein anderes Verfahren der Rückgewinnung von Stahlwerksstäuben gewonnen. Hier werden an einem Abscheider eines Abhitzekessels mit einer Entstaubungsanlage Grobstäube von den abgesaugten Gasen, die häufig als Gasgewinnung zurückgeführt werden aber auch abgefackelt werden, separiert. Die ausgeschiedenen Grobstäube werden dann im heißen Zustand über eingehauste Trogkettenförderer großer Länge einer Staubaufbereitungsanlage zugeführt und weiter per Förderanlagen, Eisenbahn oder LKW einer Brikettieranlage zugeführt. Solange der Staub warm ist, muß er, bedingt durch seine pyrophoren Eigenschaften, immer in einer aufwendig hergestellten inerten Atmosphäre gefördert werden. Die brikettierten Grobstäube werden nach ihrer Abkühlung zurück zum Konverter transportiert und hier wie andere Legierungszusätze in den Konverter eingebracht. Mit dieser Art Rückgewinnung, zumindest der Grobstäube, wird zwar das nachteilige Abkippen auf Sondermülldeponien vermieden und der Grobstaub enthaltene Eisenanteil zurückgewonnen, doch braucht man dafür sowohl bezüglich der Anschaffungs-, als auch der hohen Betriebs- und Wartungskosten aufwendige Anlagen wie sehr lange Trogkettenförderer, Brikettieranlage, Transportmittel und Bunkerkapazität in den Legierungsanlagen der Konverter. Hinzu kommt, daß beim Transport der Briketts über mehrere Umschlagstellen diese aneinander reiben und/oder brechen, so daß wieder große Gewichtsanteile (10-20%) staubig werden. Werden diese Briketts mit dem entstandenen Staubanteil in herkömmlicher Weise wieder durch den Abhitzekessel mit seinem relativ engen Querschnitt und dementsprechend hoher Strömungsgeschwindigkeit in den Konverter eingebracht, dann werden Staubanteile abgesaugt und gehen damit für die Rückgewinnung verloren.

Eine weitere Möglichkeit der Rückgewinnung von Metallbestandteilen aus Hüttenwerksstäuben wird laut den Kurzberichten aus Stahl und Eisen 118 (1998) Nr. 8 Seite 10 und 118 (1998) Nr. 10 Seite 24 mit dem Bau eines Kupolofens geplant.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit Lanze zur Rückführung von bei der Stahlherstellung in einem Konverter anfallenden Stahlwerksstäuben auf dem kürzesten Weg und ohne Zwischenlagerung zurück in den Konverter zu schaffen, die einen geringen Aufwand sowohl bei den Investitions- als auch bei den Betriebs- und Wartungskosten erforderlich macht und dem Kreislaufwirtschaftsgesetz aufgrund eines geringen Energiebedarf besser folgt, als alle bisher bekannten Anlagen.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird dabei der Grobstaub von dem der Chargiermündung des Konverters unmittelbar nachgeordneten Abhitzekessel und seinem Grobstaubabscheider nicht wie üblich über lange Trogkettenförderer zur Staubaufbereitung bzw. Staubverladung transportiert, sondern wird im prozeßheißen Zustand direkt aus dem Grobstaubabscheider von einer Einblaseinrichtung übernommen und mit einer in den senkrecht stehenden Konverter durch das Abstichloch einführbaren speziellen Staubeinblaslanze bei inaktivem Konverter auf den leeren Boden, auf den mit Schrott gefüllten Boden oder auf den mit Schrott und Roheisen gefüllten Boden aber auch bei blasendem Konverter in die Schlacke oder in den Unterdruckbereich der Sauerstoffströmung eingeblasen.

Die erfindungsgemäße unmittelbare Rückführung des abgsaugten Grobstaubes in den Konverter ist im Vergleich zu den bisherigen Techniken sehr einfach. Es hat sich gezeigt, daß beim Einblasen von Staub mindestens alle schweren, eisenhaltigen Partikel im Konverter zwischengelagert bzw. direkt mit der Schlacke und letztendlich mit der Schmelze verschmolzen wurden und nicht entgegen vielen Meinungen über die Absauganlage aus dem Konverter abgesaugt wurde. Hierbei spielen neben der im Vergleich zur Absaugströmungsgeschwindigkeit im Abhitzekessel die mehrfach geringere Absauggeschwindigkeit im Konverter aber auch die Korngröße und die hohe Partikeldichte von bis zu 7 kg/dm³ eine bedeutende Rolle. Versuche haben gezeigt, daß bei unter maximaler Leistung stehender Absaugung sich in einen leeren Konverter eingeblasene Grobstäube auf den Konverterboden niederschlugen und keinesfalls abgesaugt wurden. Die auf den Konverterboden niedergeschlagene Staubmenge verhielt sich später beim Schwenken des Konverters ähnlich schwerfällig wie flüssiges Roheisen und staubte in keinster Weise. Als die rotglühenden pyrophoren Grobstaubpartikel anschließend mit frischer sauerstoffreicher Schlacke in Berührung kamen, entstand eine extrem heftige Reaktion des Schlacke-Grobstaubgemisches. Hieraus wird abgeleitet, daß nach dem Einblasen von Grobstaub auf im Konverter verbliebene Schlacke diese turbulente Reaktion beim Hin- und Herschwenken des Konverters die heiße Ausmauerung im Konverter mit einer Schlackeschicht an Stellen überzieht, die mit ruhiger Schlacke beim Einschlacken nicht erreicht werden. Das Einschlacken der Konvertermauerung dient als natürlicher Verschleißschutz.

Die unmittelbare Rückführung der abgesaugten Staubpartikel, die in glühendem Zustand in Form von Mikropartikel im Abhitzekessel durch Agglomeration bis zu einer Größe von 1 mm im Durchmesser wachsen, werden bei einer Temperatur von bis zu 800°C, d. h. mit einem hohen Restwärmegehalt, aus wirtschaftlicher Sicht (Energiebilanz) günstig zurückgeführt. Um die Wärmebilanz im Konverter zu verbessern, kann mit dem Fördergas Luft oder Sauerstoff der möglicherweise heruntergekühlte pyrophore Staub während des pneumatischen Förderns zur Einblaslanze und somit in den Konverter ohne zusätzlichen Energieeintrag aufgeheizt werden. Grundsätzlich ist es allerdings auch möglich, kalte Stäube einzublasen.

Es hat sich gezeigt, daß es am Konverter verschiedene Betriebssituationen zur Rückführung von Stahlwerksstäuben in den Konverter gibt:

• 1. 1.) Es wird Staub durch das Abstichloch in den absolut leeren Konverter geblasen. Im Anschluß wird Schrott und Roheisen chargiert und dann der Sauerstoffblasprozeß eingeleitet.
• 2. 2.) Es wird Schrott chargiert, anschließend wird Staub durch das Abstichloch auf den Schrott geblasen, anschließend Roheisen chargiert und dann der Sauerstoffblasprozeß eingeleitet.
• 3. 3.) Es wird Schrott und Roheisen chargiert, anschließend wird Staub durch das Abstichloch auf das Schrott-Roheisengemisch geblasen und dann der Sauerstoffblasprozeß eingeleitet.
• 4. 4.) Es wird Schrott und Roheisen chargiert, der Sauerstoffblasprozeß eingeleitet und mit Beginn des Blasprozesses dann auf das Schrott- Roheisengemisch Staub durch das Abstichloch geblasen.
• 5. 5.) Es wird Schrott und Roheisen chargiert, anschließend wird der Sauerstoffblasprozess eingeleitet und nach einer bestimmten Sauerstoffblaszeit durch das Abstichloch Staub eingeblasen. Dabei sollte der Staubstrahl in die äußere Unterdruckströmung des Injektorbereiches der einzelnen kreisförmig angeordneten Sauerstoffstrahlen so gerichtet sein, daß der Sauerstoffstrahl den Staub in das durch Strömungsenergie gebildete Tal aus Schlacke und Roheisen mitreißt.
• 6. 6.) Es wird Schrott und Roheisen chargiert, anschließend wird der Sauerstoffblasprozess eingeleitet und nach Bildung von viel Schlacke wird Staub durch das Abstichloch direkt auf die Schlacke geblasen.

In gleicher Weise wie der Grobstaub kann auch der ausgefilterte Feinstaub eingeblasen werden. Es ist aber auch möglich, Fein- und Grobstaub gleichzeitig einzublasen. Mit dem Einblasen können große Staubmengen von zum Beispiel 2400 Kg in kurzer Zeit von zum Beispiel 3 Minuten in den Konverter eingebracht werden. Vorzugsweise wird die Einblaseinrichtung mit einem Förderleitungsdruck von 5 bis 10 bar bei einem Staub-Gas-Gewichtsverhältnis von 30 bis 200 : 1 im Dichtstrom betrieben. Als Geschwindigkeit für den Staubblasstrahl eignet sich eine Fördergeschwindigkeit von 1 bis 15 m/sec in der Förderleitung. Insbesondere wird eine hohe Geschwindigkeit bevorzugt, wenn ein gebündelter energiegeladener Staubstrahl in den Injektionsbereich des Sauerstoffstrahles gelangen soll. Die optimale Geschwindigkeit des Staubblasstrahles richtet sich nach der Geometrie des Konverters, der Lage des Abstichloches und der Betriebssituation des Konverters.

Abstichlöcher an den heutigen LD-Konvertern sind in senkrechter Stellung des Konverters meist nur gering aus der Horizontalen gegen die Ausflußrichtung nach unten geneigt und bis heute nur für Abstichzwecke und nicht zum Durchführen anderer Lanzen geeignet und genutzt. Eine besonders vorteilhafte Art des Staubeinblasens, weil sie mit keinem zusätzlichen Aufwand verbunden ist, ist die Verwendung einer Blaslanze, die durch das Abstichloch des Konverters eingeführt wird. Da das Abstichloch nach jedem Abstich ohnehin gepflegt werden muß, steht es für die Einführung einer solchen Staubblaslanze immer sauber zur Verfügung. Ebenso wie Grob- und Feinstaub kann auch Kalk, der in seiner Korngröße feiner (Korngrößen z. B. 5-10 mm) und somit schneller auflösbar ist als der üblich über Bandanlagen geförderte Kalk, durch das Abstichloch, in diesem Fall während des Sauerstoffblasens, in den Injektionsbereich der Sauerstoffstrahlen so eingeblasen werden, daß direkt die frischen Oxide vom Kalk aufgenommen werden und dadurch die Schlacke in ihrer Basizität positiv beeinflußt wird.

Möglich ist aber auch das Einblasen von Staub durch die Chargiermündung bei schräg liegendem Konverter. Hierbei ist es erforderlich, daß der Konverter um sich ein Gasfanghaus aufweist, woraus eine Sekundärentstaubung mögliche Emissionen absaugen kann.

Die in den Konverter durch das Abstichloch eingeführte Staubblaslanze sollte beim Staubeinblasen während des Sauerstoffblasens mit der LD- Lanze möglichst mit der Innenwand des Konverters abschließen. Bei Lanzenköpfen mit nach unten abgewinkeltem Austritt muß die Lanze etwas in den Innenbereich hineinragen. Ebenfalls kann die Lanze auch etwas im Schatten des Abstichloches versenkt bleiben. Bei den beschriebenen Anordnungen ist die Lanze bestmöglichst geschützt vor der im Konverter herrschenden Temperatur und mechanischer Belastung. Vorzugsweise ist die Staubblaslanze im vorderen Bereich als Abbrandlanze aus Stahl ausgebildet oder besteht aus feuerfestem Material, insbesondere ff-Beton. Alternativ kann sie im vorderen Bereich aus im wesentlichen verschleißfestem Material bestehen und wassergekühlt sein. Im Falle der Ausführung als Abbrandlanze aus Stahl ist der vordere Bereich der Lanze mindestens 800 mm lang, nur etwas kleiner im Außendurchmesser als der Abstichlochdurchmesser und extrem dickwandig ausgeführt. Bei einer ff-zugestellten Lanze ist der vordere ff-Bereich mindestens 800 mm lang und ebenfalls dickwandig ausgeführt. Die wassergekühlte Lanze muß mit aufwendigen Einrichtungen aus sicherheitstechnischer Sicht ausgerüstet werden. Um die Wärmebelastung aller genannten Staubeinblaslanzen möglichst klein zu halten, wird die Verweildauer der Staubeinblaslanze im Abstichloch so kurz wie möglich gehalten, d. h. bei z. B. 3 Minuten Blaszeit + 1 Minute Einrichtezeit = 4 Minuten.

Der Abscheider eines mehrzügigen Abhitzekessels ist der Beginn der Ausgestaltung der Erfindung. Ein Trogkettenförderer im Abscheider ist im Untertrumm als grobes Sieb ausgeführt, zum Beispiel mit einer Maschenweite von 15 mm, so daß nur Stäube mit einer maximalen Größe von 15 mm in das darunter befindliche konisch nach unten zur Einblaseinrichtung zulaufende Gefäß fließen können. Es kann passieren, daß an der Innenwand des Abhitzekessels Stäube anbacken und herunterfallen. Diese übergroßen Stücke werden entweder von dem Trogkettenförderer kleingemahlen und fallen durch oder sie werden seitlich in eine Notabzugseinrichtung gefördert. Alternativ zu dem Trogkettenförder mit dem groben Sieb im Untertrumm direkt im Abscheider kann ein zweiter Trogkettenförderer mit Sieb im Untertrumm außerhalb des Abscheiders, der von dem im Abscheider befindlichen Trogkettenförderer, dann ohne Sieb, beschickt wird, einen Bunker als Vorlage für die Einblasanlage beschicken. Diese zweite genannte Möglichkeit eignet sich besonders zum Nachrüsten bestehender Stahlwerksanlagen. In Anlagen, wo häufig große Stücke zusammengebacken anfallen, kann auch ein Brecherwerk oder ein Mahlwerk vor dem Trogkettenförderer mit Sieb vorgeschaltet sein. Alternativ zum Trogkettenförderer mit Sieb ist jedes andere Förderorgan für heiße Stäube, wie zum Beispiel eine Förderschnecke mit Siebfunktion, möglich.

Die Einblaseinrichtung kann eingangsseitig von dem Grobstaubbunker mit dem heißen Staub auf ein Feinstaubsilo mit kaltem auf anderem Wege herantransportiertem Feinstaub umschaltbar sein. Bei dieser Ausgestaltung wird nur eine Einblaseinrichtung benötigt. Es ist aber auch möglich, dem Grobstaubbunker sowie dem Feinstaubsilo eine eigene Einblaseinrichtung zuzuordnen die dann allerdings in eine gemeinsame Förderleitung zu einer Staubblaslanze fördern. Der Feinstaub kann durch Erhitzen in einem geeigneten Brennraum, zum Beispiel mit dem beim Sauerstoffblasen im Konverter entstehendem Kohlenmonoxydgas, kostengünstig auf < 950°C erhitzt werden und somit durch Verdampfung von dem bei der Stahlherstellung unerwünschten Zinkanteil getrennt werden. Der dabei abgesaugte Zinkdampf wird nach Erkaltung als hochprozentiger Rohstoff, in optimaler Nutzung der Kreislaufwirtschaft, Zinkhütten zurückgeführt. Um die Gravitationskräfte für das Einblasen der Stäube zu nutzen, ist es vorteilhaft, die Einblaseinrichtung auf höherem Niveau als den Zugangsort der Staubeinblaslanze am Konverter anzuordnen.

Die Einblaseinrichtung ist eine Maschine, die zum Einblasen von kalten Feststoffen, insbesondere für Entschwefelungsanlagen, entwickelt wurde. Um heißen Staub in den Konverter einzublasen, werden bestimmte Bauteile dieser Maschine wasser- oder luftgekühlt. Unter bestimmten Voraussetzungen ist das Einblasen von heißen Stäuben auch mittels konventionellen Techniken, zum Beispiel Drückfördergefäß, möglich.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer zwei Ausführungsbeispiele schematisch darstellenden Zeichnung sowie allen möglichen Betriebssituationen des Konverters schematisch darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 einen Konverter mit Abhitzekessel und Abscheideanlage und Einblaseinrichtung.
und

Fig. 2 einen Konverter mit Abhitzekessel und Abscheideanlage und Einblaseinrichtung in einer zur Fig. 1 anderen Ausführung.
und

Fig. 3-8 mögliche Betriebssituationen des Konverters

Fig. 1 zeigt einen LD-Konverter 1 mit einer LD-Lanze 2 für Sauerstoff, die nicht in den Konverter eingefahren ist. In der Zeichnung ist die Betriebssituation, wie Fig. 3 zeigt, in Sauerstoffblaspause gezeichnet. Grobstaub von der oder/und den vorher produzierten Schmelzen ist über den Abhitzekessel 4 abgesaugt worden. Dazu ist unmittelbar an einer Haube 3 des Konverters 1 ein sogenannter mehrzügiger Abhitzekessel 4 mit seinen drei Zügen 5, 6 und 7 angeschlossen. Dieser Abhitzekessel 4 führt weiter zu einer nicht dargestellten Filteranlage.

An der Umkehre zwischen dem zweiten Zug 6 und dem dritten Zug 7 fällt Grobstaub aus. Partikel < 15 mm werden zu dem Notabzugskübel 9 transportiert, Partikel < 15 mm fallen durch den stetig in Betrieb befindlichen als Sieb ausgeführten Trogkettenförderer 8 in den darunter angeordneten konisch zulaufenden Grobstaubbunker 10. Über steuerbare Ventile 11, 12 und 13 wird eine Einblasanlage gespeist.

Die an sich bekannte Einblaseinrichtung 14 (DE 42 37 177, DE 195 38 622) umfaßt zwei parallele Kolbeneinheiten, die einen Nonstop-Betrieb ermöglichen. Wenn die eine Einheit vorfährt und Staub in dosierter Menge für diesen Zweck bis zu 1000 kg pro Minute der Förderleitung zuführt und somit in den Konverter bläst, fährt die andere Einheit zurück und wird währenddessen gefüllt. Der Staub wird von der Einblaseinrichtung 14 mit einem Fördergas, welches Preßluft aber auch jedes andere Gas sein kann, durch Förderleitung 15, durch ein flexibles Leitungsstück 16 in die Einblaslanze 17 gedrückt und von dort in den Konverter 1. Der Lanzenkopf ist befestigt an der Einblaslanze 17, die an einer Verfahreinrichtung 18, mit der der Lanzenkopf in das Abstichloch 20 gefahren wird sowie nach dem Staubeinblasen aus dem Abstichloch 20 bis außerhalb des Schwenkbereiches 19 des Konverters 1 herausgezogen wird, befestigt. Der beim Staubeinblasen am Anfang der Förderleitung 15 sich einstellende Förderdruck liegt bei 5 bis 10 bar. Das Staub : Gas-Mischungsverhältnis bei diesem Druck liegt bei 30 bis 200 : 1.

Diese Staubblaslanze 17 wird in senkrechter und verriegelter Stellung des Konverters 1 in das bei Senkrechtstellung des Konverters 1 immer in gleicher Lage positionierte Abstichloch 20 eingeführt. Beim Einblasen von Stäuben schließt der Austritt der Staubblaslanze 17 mit der Innenwand des Konverters 1 im wesentlichen bündig ab. Der regelmäßig gemessene Verschleiß des Feuerfestmaterials der Konverterzustellung (Ausmauerung) wird mittels eines Wegverfolgungssystems der Verfahreinrichtung 18 kompensiert. Die Verfahreinrichtung 18 dient auch dazu, am Ende des Einblasens die Staubblaslanze 17 zurückzuziehen. Der lichte Durchmesser der Förderleitung 15 bis einschließlich zur Staubeinblaslanze 17 liegt den einzublasenden Mengen entsprechend bei 30 bis 60 mm. Das gestrichelt gezeichnet flexible Leitungsstück 16 zeigt die mit der Verfahreinrichtung 18 aus dem Drehkreis 19 des Konverters 1 gefahrene Position an. Wie Fig. 1 zeigt, ist der Staubstrahl der leichten Neigung des Abstichloches 20 entsprechend so ausgerichtet, daß der Staub auf der dem Abstichloch 20 gegenüberliegenden Seite auf den Boden niederschlägt.

Die laut Fig. 1 und 2 im Grobstaubbunker 10 und 10a angefallenen Staubmengen, der Größe des Konverters entsprechend zwischen 0,5 und ca. 3 Tonnen Staub pro Charge Stahl, können direkt nach ihrer Niederschlagung beim nächsten Sauerstoffblasprozeß zurück in den Konverter 1 geblasen werden aber auch gesammelt und dann zum Beispiel als Portion von 20 Tonnen, gegebenenfalls mittels sauerstoffreichem Fördergas aufgeheizt, in den Konverter 1 geblasen werden.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 mit der Betriebssituation, wie Fig. 7 zeigt, unterscheidet sich von dem der Fig. 1 im wesentlichen in der Grobstaubabscheidung und in dem zusätzlichem Feinstaubsilo 21 mit einer eigenen Einblaseinrichtung 14. In diesem Fall ist der Abscheider zwischen dem zweiten Zug 6 und dem dritten Zug 7 nicht direkt als Grobstaubbunker 10, sondern als Grobstaubbunker 10a außerhalb des Abscheiders ausgeführt. Dies hat den Vorteil, daß die Grobstaubseparation zur Einblasanlage 14 in bestehenden Stahlwerken relativ problemlos gestaltet werden kann. Der Trogkettenförderer 8a fördert den Staub aus dem Abscheider auf den folgenden Trogkettenförderer 22, der wie Trogkettenförderer 8 in Fig. 1 einen grobmaschigen Untertrumm in Siebform aufweist. Stäube und Korngrößen bis zum Beispiel 15 mm fallen in den Grobstaubbunker 10a und Korngößen < 15 mm werden von dem Trogkettenförderer 22 auf den Trogkettenförderer 23 transportiert und falls kein Notabzug zwischengeschaltet ist bis mehrere 100 Meter bis zur heutigen Staubverladung transportiert. Parallel zu der Einblaseinrichtung 14 für den Grobstaub ist ein Feinstaubsilo 21, daß eine eigene Einblaseinrichtung 14 der beschriebenen Art aufweist. Beide Einblaseinrichtungen 14 haben eine gemeinsame Staubeinblaslanze 17. Über diese Staubeinblaslanze 17 kann nacheinander aber auch simultan Grob- und Feinstaub eingeblasen werden. Wird nacheinander beim Sauerstoffblasen in den Konverter 1 eingeblasen, dann kann dies in beliebiger, möglichst der Metallurgie entsprechend optimalen Reihenfolge erfolgen.

Ebenfalls kann in Stahlwerken mit mehreren Konvertern 1 der anfallende Staub von allen Konvertern 1 ab Beginn eines einzig weiterführenden Trogkettenförderers mit Sieb mit einer einzigen Einblaseinrichtung 14 zurück zu allen Konvertern 1 geblasen werden. Auch können mittels des Feinstaubsilos 21 auch andere pneumatisch förderbare Legierungsgüter in den Konverter 1 eingeblasen werden.

Fig. 3-8 zeigen die verschiedenen Betriebssituatuionen des Konverters 1 beim Einblasen von Hüttenstäuben mit der Staubeinblaslanze 17.

Fig. 3 zeigt den nicht mit Sauerstoff blasenden absolut leeren Konverter 1. Der Staubstrahl 26 entspannt sich so, daß der Hauptanteil Staub gegenüber der Einblasstelle auf dem Boden liegenbleibt.

Fig. 4 zeigt den nicht mit Sauerstoff blasenden nur mit Schrott gefüllten Konverter 1. Der Staub sickert zwischen den Schrott 28.

Fig. 5 zeigt den nicht mit Sauerstoff blasenden mit Schrott und Roheisen gefüllten Konverter 1. Der Staub legt sich auf das Gemisch 27 aus Schrott und Roheisen.

Fig. 6 zeigt den soeben mit dem Sauerstoffblasen begonnen haben den Konverter 1 und das noch nicht homogen erschmolzene Gemisch 27. Der Staub legt sich auf das Gemisch 27.

Fig. 7 zeigt den fortgeschrittenen Blasprozeß. Der Staubstrahl 26 wird hierbei vom Sauerstoffstrahl 29 übernommen.

Fig. 8 zeigt den noch weiter fortgeschrittenen Blasprozeß. Hier ist ein weicher Staubstrahl 26 angedeutet, der sich direkt in die Schlacke 25 entspannt.

Charakteristisch für das erfindungsgemäße Verfahren ist folgendes Beispiel:

Es werden 800 kg/min Grobstaub mit einer Schüttdichte von ρ = 3,5 kg/dm³ bei einem Fördergasvolumen pro Zeiteinheit von 10,3 Nm³/min und einem Förderleitungsdruck von 6 bar der Staubeinblaslanze 17 zugefördert. Die Förderung entspricht dabei dem Dichtstromprinzip. Kurz vor dem Staubblaslanzenaustritt sinkt der Druck extrem ab, so daß die Druckenergie in Geschwindigkeitsenergie umwandelt wird.

Bei einem Gewichtsverhältnis µ = 100 : 1 (kg Feststoff : kg Gas) ist gleich:

µ = 100 : 1 = z. B. 800 kg/min Staub : 8 kg/min Luft = 800 kg/min Staub : 10,3 Nm³/min

Bei einem entsprechend gewählten Leitungsdurchmesser stellt sich im Leitungsanfang bei z. B. 6 bar eine Stromungsgeschwindigkeit von 3 m/sec ein. Kurz vor Lanzenende entspannt sich der Druck auf z. B. 2 bar. Diese Druckentspannung hat eine 3-fache Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit auf 9 m/sec zur Folge. Bei Austritt aus der Lanze entspannt sich der Druck vollkommen und beschleunigt, den Massen der Partikel entsprechend, den Staub auf bis zu 30 m/sec. Wie Fig. 3, 4, 5 und 7 zeigt, ist dort ein hoch beschleunigter Staubaustrittsstrahl im Gegensatz zu Fig. 6 und insbesondere 8 gewünscht. In Fig. 8 soll der Staub möglichst ohne Beschleunigung nach Austritt aus der Lanze direkt herunterfallen.

Bezugszeichenliste

1

Konverter

2

LD-Lanze

3

Haube

4

Abhitzekessel

5

erster Zug

6

zweiter Zug

7

dritter Zug

8

Sieb-Trogkettenförderer in

Fig.

1

8

a Trogkettenförderer

9

Notabzugskübel

10

Grobstaubbunker in

Fig.

1

10

a Grobstaubbunker in

Fig.

2

11

Bunkerauslaufventil

12

Einlaufventil

13

Einlaufventil

14

Einblaseinrichtung

15

Förderleitung

16

flexibles Leitungsstück

17

Staubeinblaslanze

18

Verfahreinrichtung

19

Drehkreis

20

Abstichloch

21

Feinstaubsilo

22

Sieb-Trogkettenförderer in

Fig.

2

23

Trogkettenförderer

24

Schmelze

25

Schlacke

26

Staubstrahl

27

Gemisch Schrott-Roheisen

28

Schrott

29

Sauerstoffstrahl

Claims (14)

1. Verfahren zur Rückführung von bei der Stahlherstellung in einem Konverter, insbesondere in einem LD-Konverter anfallenden und durch eine Entstaubungsanlage abgesaugten Stahlwerksstäuben in den Konverter, dadurch gekennzeichnet, daß der abgesaugte Grobstaub unmittelbar nach dem Abscheiden im prozeßheißen Zustand zum Konverter (1) zurückgeführt und seitlich mittels einer speziellen Lanze durch das Abstichloch in den leeren Konverter (1) oder in den mit Schrott (28) gefüllten Konverter (1) oder in den mit einem Gemisch (27) aus Schrott und Roheisen gefüllten Konverter (1) oder in den mit Sauerstoff auf das Gemisch aus Schrott und Roheisen blasenden Konverter (1) seitlich von außen in den Injektionsbereich des auf die Schmelzbadoberfläche gerichtet Sauerstoffstrahles (27) mit Stickstoff oder Luft als Fördergas pneumatisch eingeblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubeinblaslanze (17) so in den Konverter (1) durch das Abstichloch (20) eingeführt wird, daß sie im wesentlichen mit der Innenwand des Konverters (1) bündig ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Staubeinblaslanze (17) verwendet wird, die im vorderen Bereich als Abbrandlanze aus Stahl oder aus feuerfestem Material, insbesondere ff-Beton, besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Staubeinblaslanze (17) verwendet wird, die im vorderen Bereich aus im wesentlichen verschleißfreiem Material besteht und innen wassergekühlt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Staubeinblaslanze (17) verwendet wird, deren Austritt in axialer Richtung der Staubeinblaslanze (17) ausgerichtet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Staubeinblaslanze verwendet wird deren Lanzenaustritt gegenüber ihrer Mittelachse nach unten gerichtet ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Konverter (1) jeweils die Menge Grobstaub des vorherigen Prozesses eingeblasen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Staub von mehreren Konverterprozessen gesammelt eingeblasen wird.

9. Verfahren nach allen vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Einblaseinrichtung (14) vorgelagerter Grobstaubbunker (10) oder (10a) verwendet wird, in dem der Staub bei längerer Verweildauer abkühlen kann.

10. Verfahren nach den vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der pyrophore Staub in den noch mit frischer sauerstoffreicher Schlacke gefüllten Konverter (1) eingeblasen wird und die folgende metallurgische turbulente Reaktion beim Mischen während des Schwenkens des Konverters (1) zum natürlichen Einschlacken der Konverterausmauerung genutzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß möglichst in kurzer Zeit eine große Menge Staub eingeblasen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderleitungsdurchmesser und somit auch der lichte Durchmesser der Staubeinblaslanze (17) auf Werte zwischen 30 und 60 mm eingestellt wird.

13. Verfahren nach den vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubeinblaslanze (17) mittels einer Verfahreinrichtung (18) in das Abstichloch (20) ein- und ausgefahren wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, 12, 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubeinblaslanze (17) nur während der Staubeinblasphase im Abstichloch (20) mittels der Verfahreinrichtung (18) positioniert wird.